淺談剪切機組卷取錯層的原因及治理

程東升

摘 要：冷軋剪切機組卷取方式為對邊卷取，其端面要求為層與層之間錯層量小于0.1mm，隨著機組投產年限加長，在剪切機組出現不同程度的錯層，主要表現為內圈錯層、外圈錯層、降速錯層。冷軋剪切機組是冷軋產品出廠前最后一道工序，且下游無對中裝置的客戶開卷、分條時對端面卷取質量要求高，本文以冷軋剪切機組為例，從卷取錯層分類出發，剖析錯層產生的原因，從電氣、機械、兩個專業角度闡述如何解決卷取錯層的問題。

關鍵詞：剪切機組;卷取錯層;錯層處理

冷軋剪切機組由開卷機、開頭輥、穩定輥、圓盤剪（切邊）、1#夾送輥、2#夾送輥、轉向輥、卷取機、助卷器及鋼卷小車組成，機組的特點是生產線較短、機組運行速度快（500米/min）開卷取之間建立張力關系，糾偏裝位于開卷、卷取之間上，機組的主要功能是切邊及分卷。

1.錯層產生的原因

1.1 內卷錯層、外圈錯層：內圈錯層、外圈產生的主要原因是在穿帶及自動收尾的過程中帶鋼的帶頭、帶尾發生跑偏的現象，在生產過程中，首先是帶鋼手動穿帶操作，帶鋼由開卷機送至夾送輥和轉向輥之間，然后進行自動穿帶（帶鋼從夾送輥到卷取機），內卷錯層主要是在穿帶過程中產生的，穿帶過程中參與的設備有轉向輥及卷取機、助卷器，穿帶錯層主要的原因是轉向輥（轉向輥穿帶收尾時為主動輥，向前送帶，運行后為從動輥，下輥壓下，只有上輥參與運行）輥縫兩側不一致，導致帶鋼運行中兩側受力不同，帶鋼發生跑偏的現象。帶鋼靠助卷器纏繞到卷筒上，繞行3-5周，助卷器退出，若在助卷器輔助穿帶的過程中助卷器皮帶發生跑偏現象，也會出現內圈錯層。外圈錯層主要是在收尾過程中帶鋼卷取出現錯層，收尾有兩種形式，一種是分切收尾，即在分切剪處剪斷帶鋼進行收帶，一種是切頭處收尾，即帶鋼在切頭剪處切斷帶鋼進行收帶。前文提到過收尾時轉向輥為主動，根據機組示意圖可知，不論內圈錯層還是外圈錯層，主要原因是轉向輥的輥縫兩側不一致，外圈錯層可能涉及穩定輥及夾送輥。

1.2 降速錯層：剪切機組為恒張力卷取，開卷機為速度系統，運行時開卷機速度限幅放開，控制開卷機速度限幅也就是控制了機組的速度，卷取機為張力系統，運行時放開扭矩限幅，控制開卷機的扭矩限度也就控制了卷取機扭矩，也就是控制了機組的實際張力。開卷機的設定扭矩方向與卷取機反向，機組運行實際上是由開卷機通過帶鋼拉動卷取機及夾送輥及圓盤剪的過程。降速錯層是在運行降速的瞬間有3-5層帶鋼出現錯層現象，尤其以高速運行的帶鋼且卷取機上帶鋼噸位較大時（8-9噸），易出現降速錯層的現象，降速時機組速度由正常的運行速度480m/min降低至75m/min，根據PDA監控顯示，在降速的瞬間，帶鋼實際位置發生偏移0.1mm左右，降速瞬間帶鋼張力有5%張力的波動，可知，降速錯層的主要原因是在降速瞬間，帶鋼有輕微的偏移量，即帶鋼受到垂直于機組的力，那么垂直于機組的力從哪里來呢？在運行過程中轉向輥上輥參與運行，轉向輥的上輥的軸承躥動量過大造成輥子有晃動是垂直于機組作用力的來源之一，轉向輥機架晃動是垂直于機組作用力的來源之一，卷取機重載后輕微下垂與轉向輥不平行是造成橫向作用力來源之一，卷取機滑道間隙及卷筒與軸頭支撐間隙異常都可能會造成降速時卷筒晃動。

2.卷取錯層處理

內卷錯層、外圈錯層：根據錯層原因的描述，內圈錯層、外圈錯層矛頭直接指向轉向輥與助卷器，發生內外圈錯層時，主要是檢查、調整轉向輥及前面夾送輥及穩定輥的輥縫，調整至兩側輥縫一致。助卷器方面，檢查助卷器皮帶是否存在跑偏的現象，及時調整助卷器皮帶壓力及偏斜情況。內外圈錯層出現時，及時進行上述調整，內外圈問題便可迎刃而解。

降速錯層：降速錯層的治理分兩個方向：張力瞬間波動和垂直機組作用力。張力波動主要是從電氣自動化張力控制角度進行處理，垂直于機組作用力主要是機械專業角度處理。

2.1 張力瞬間波動的處理

2.1.1機組在降速時張力波動原因之一是鋼卷過于重，運行起來慣性大，為了克服慣性作用，我們可以在傳動系統中對加減速慣量進行補償，以S120變頻器為例，可以利用STARTER軟件修改傳動參數對轉動慣量進行補償，彌補慣性大帶來的張力波動。

2.1.2隨著機組投產年限的增加，卷取機旋轉時摩擦力也會變化，為了讓卷取機作用恒定的力到帶鋼上，可對其重新進行摩擦補償，即在STARTER軟件中重新繪制摩擦補償曲線，修改、優化對應的傳動參數。

2.1.3調整開卷機、卷取機響應時間，即在降速瞬間開卷機相應速度快于卷取機相應速度，確保降速瞬間開卷機速度先降下來。

2.2 垂直機組作用力處理、

2.2.1轉向輥本身機架的晃動及軸承的晃動可以通過測量專心輥軸承躥動量及轉向輥的機架晃動量來解決問題，轉向輥機架方面主要是對地腳的固定，確保地腳螺栓無松動，軸承的躥動主要是千分表對軸承的實際躥動進行檢查，即用千分表在一側固定，另一側用撬棍加力，確保躥動量在 0.02mm內。

2.2.2降速錯層在卷取鋼卷噸位較大時易出現，根據這一特點，現場測量鋼卷噸位較大時的卷筒下垂度，發現卷筒重載時下垂大概3-4mm左右。更換材質較硬的卷筒可以實現減小卷筒下垂的效果，但是更換卷筒工作量大，不易實現，可以通過調整轉向輥的水平度，將轉向輥驅動側輕微上抬，確保與卷筒的平行度。

2.2.3卷取機滑道間隙及卷筒與軸頭支撐的間隙均可能使卷筒在降速瞬間收到垂直機組的作用力，要保證卷筒與與軸頭支撐間隙0.05mm，卷取機滑道間隙為0.15mm。

結束語

上述措施能有效的改善機組的降速錯層，隨著機組的使用年限的增加，各種零部件的老化，降速瞬間垂直于機組的作用力越來越多，降速錯層治理措施有待進一步完善。治理降速錯層最直接有效的一種方法就是提前降速，以生產9噸鋼卷為例，一旦發生降速錯層，可提前降速（5噸降速），將速度降到原有生產速度的一半運行，可以消除錯層，但這種方法嚴重影響機組產能。

參考文獻

[1]王東紅.卡羅塞爾卷取機卷取錯層問題分析與解決方案[J].東北大學學報，2010

[2]史小路冷連軋軋制張力穩定性[J].北京科技大學學報，2000